灌注型生物反应器中流速对人骨髓间充质干细胞增殖及成骨分化的影响

摘要：

目的 探讨在灌注型生物反应器中,大段磷酸三钙(β-TCP)载体内不同流速对人骨髓间充质干细胞(human mesenchymal stem cells,hMSCs)增殖及成骨分化的影响.方法 利用灌注型生物反应器对复合了hMSCs的大段β-TCP载体分别以3、6、9 mL/min的流速培养15 d,通过葡萄糖消耗量、细胞活力(MTT比色法)以及扫描电镜(SEM)观测细胞在载体内的增殖情况;以Real-time PCR检测成骨分化相关基因的表达.结果 各组葡萄糖的日消耗量随培养时间的延长而增加,初期9 mL/min组细胞增殖明显快于3、6 mL/min组(P＜0.001),但是灌注培养后期6 mL/min组的细胞增殖快于9、3 mL/min组(P＜0.05).灌注培养15 d后,6 mL/min组细胞活力显著高于3、9 mL/min组(P ＜0.001).SEM观察发现3组β-TCP载体内均形成复合细胞层,3 mL/min组细胞层呈疏松的簇状,6 mL/min组复合细胞层部分呈膜片状,9 mL/min组复合细胞层多数呈膜片状.在进行成骨诱导灌注培养15 d后,6、9 mL/min组碱性磷酸酶(ALP)及骨桥蛋白(OP)的表达均显著高于3 mL/min组(P＜0.01);3、6 mL/min组骨钙素(OC)的表达基本相同(P＞0.05),而9 mL/min组OC的表达量则显著高于另外两组(P ＜0.001).结论 在利用灌注型生物反应器对hMSCs进行灌注培养的早期,9 mL/min的流速最有利于hMSCs的增殖,而晚期6 mL/min的流速最有利于hMSCs的增殖.β-TCP载体内流体剪切应力(flow shear stress,FSS)随灌注流速的增加而增加,适当的FSS可促进细胞外基质的合成和分布,并增加成骨相关基因的表达.

关键词：生物反应器、流体剪切应力、人骨髓间充质干细胞、增殖、成骨分化

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分类号：R318.01(医用一般科学)

资助基金：上海市骨科内植物重点实验室建设基金08DZ2230330;上海交通大学医学院附属第九人民医院院基金JY2011A03;上海教委重点学科建设基金J50206

在线出版日期：2014-10-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：582-587